重力式碼頭現(xiàn)澆胸墻模板設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制

林良恩 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況：

廣東某電廠新建配套碼頭工程項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要包含一座規(guī)模為10萬噸級(jí)的煤碼頭項(xiàng)目，一座規(guī)模為3000噸級(jí)的重件碼頭項(xiàng)目，還有碼頭配套的防波堤、煤棧橋、航道疏浚工程。工程具有規(guī)模大、工期緊、節(jié)點(diǎn)多、工作內(nèi)容多、工作量大的特點(diǎn)，工程項(xiàng)目所處的海域風(fēng)、浪、流較大，季風(fēng)變化明顯，易發(fā)臺(tái)風(fēng)，天氣對(duì)水上作業(yè)影響大，工程項(xiàng)目受季節(jié)性的因素影響比較大，正常工況下可以作業(yè)的時(shí)間相對(duì)比較少。該工程碼頭現(xiàn)澆胸墻共22件，其分段長(zhǎng)度分別為28m（20件）、13.9m（1件）、6.89m（1件），胸墻總高度分兩種分別為3.78m（20件）、1.8m（1件），胸墻寬度為5.10～5.45m。胸墻頂標(biāo)高為5.28m，過渡段為3.3m。重力式碼頭的胸墻后方和輸送皮帶機(jī)的基礎(chǔ)梁相連接，在胸墻上設(shè)置有各類管線及附屬設(shè)施等。胸墻混凝土9547.4m3，混凝土等級(jí)C30。

2.項(xiàng)目特點(diǎn)

由于胸墻高度為5.28m，過渡段為3.3m，胸墻混凝土的澆筑方量為9547.4m3，該項(xiàng)目屬于大體積混凝土范疇，大體積混凝土的澆注對(duì)其模板的剛度和強(qiáng)度要求比較高，根據(jù)規(guī)范要求必須對(duì)模板進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，對(duì)模板材料的選擇也有嚴(yán)格要求，需要選擇變形較小而且整體剛度較大的模板。該工程的胸墻外模板采用組合鋼模，通過模板組合能滿足長(zhǎng)度28m、13.9m及6.85m，高度為3.78m、1.8m等不同胸墻的施工要求，一共需要配置1套外模板。用厚度為6mm的鋼板作為胸墻模板的面板。模板主梁選用桁架梁，高為650mm，間距為800～1100mm。模板桁架梁弦桿選用槽鋼，型號(hào)為雙拼10#槽鋼，腹桿選用型號(hào)為6.3#的槽鋼，模板頂部設(shè)置作業(yè)平臺(tái)。桁架形式的模板由于對(duì)拉少，對(duì)胸墻的整體觀感有較大好處，而且施工起來比較方便迅速，所以該項(xiàng)目胸墻模板背后的支撐系統(tǒng)采用鋼桁架。

3.模板制作及安裝

胸墻的外側(cè)模板采用組合式鋼模。用厚度為6mm的鋼板作為胸墻模板的面板。規(guī)格6mm×100mm扁鋼作為豎肋，間距800mm～1000mm。縱肋采用10#槽鋼，間距300mm、主梁采用650mm高的桁架梁，間距800～1000mm布置。型號(hào)為雙拼10#槽鋼，腹桿選用型號(hào)為6.3#的槽鋼，模板頂部設(shè)置作業(yè)平臺(tái)。為保證胸墻混凝土模板的質(zhì)量，需要由專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)廠家在工廠內(nèi)逐塊加工，制作完成經(jīng)檢驗(yàn)合格后再調(diào)運(yùn)至工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

4.模板驗(yàn)算

重力式胸墻的模板設(shè)計(jì)完成之后，為了保證施工質(zhì)量及安全，需要對(duì)所受荷載進(jìn)行驗(yàn)算。

4.1.模板側(cè)壓力

根據(jù)模板側(cè)壓力計(jì)算公式（1）計(jì)算，得到模板側(cè)壓力為40KN/m2。

有效作用高度見公式（2）所示。

式中：Fmax-混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力（KN/m2）

KS-外加劑影響修正系數(shù)，不摻加外加劑時(shí)取1.0；摻緩凝作用外加劑時(shí)，取2.0

Kt-溫度校正系數(shù)

V-混凝土澆筑速度（m/h）

工程所在地大體積胸墻最低的澆注溫度為10度，Kt=1.33；澆注效率約80m3/h，折算后混凝土上升速度0.55m/h。

4.2 振搗力

振搗對(duì)側(cè)模作用力FZ按規(guī)范取4KN/m2。

4.3 混凝土傾倒力

按照規(guī)范傾倒混凝土對(duì)側(cè)面模板的作用力FQ取2KN/m2。

4.4 組合荷載

將胸墻模板所受到的側(cè)壓力、振搗力和混凝土澆筑力相加，得到胸墻模板受到的總的荷載力F。

5.模板計(jì)算

5.1 模板面板驗(yàn)算

采用midas gen建模計(jì)算，胸墻外模模型見圖1所示。經(jīng)過模型計(jì)算得到以下結(jié)果：（1）最大應(yīng)力在桁架內(nèi)側(cè)弦桿底部194.2MPa＜235MPa，滿足要求。（2）面板有效應(yīng)力15.4 MPa ＜215 MPa，滿 足要求。（3）骨架整體最大變形3.7mm＜3780/400=9.5mm，滿足要求。

圖1.胸墻外模模型圖

5.2 拉桿驗(yàn)算

（1）上拉桿采用PSB830等級(jí)D25、屈服強(qiáng)度為830MPa的精扎螺紋鋼，則其抗拉承載力見下式

（2）下拉桿M36與牛腿連接的D28銷軸都是用45號(hào)鋼材制作，材質(zhì)的屈服強(qiáng)度為355MPa、抗剪強(qiáng)度為178MPa，其M36抗拉承載力：

銷軸抗剪強(qiáng)度：

牛腿穿銷處鋼板材質(zhì)為 Q235,鋼板厚度為 40mm，抗剪截面高為50mm，其抗剪強(qiáng)度：

孔壁承壓強(qiáng)度：

6.質(zhì)量控制措施

6.1 模板質(zhì)量控制措施

（1）混凝土澆筑時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的振搗力和側(cè)向壓力，再選用模板時(shí)，就要選用強(qiáng)度和剛度都符合要求的模板。定位準(zhǔn)確，避免發(fā)生位移，并保證混凝土結(jié)構(gòu)的外形符合設(shè)計(jì)要求。澆筑完成后，養(yǎng)護(hù)達(dá)到天數(shù)后，要及時(shí)拆模，拆下來的模板需要及時(shí)的整理、維護(hù)并涂刷好隔離劑或廢機(jī)油，留著備用，如果發(fā)現(xiàn)變形的或者破損的模板為了保證澆筑質(zhì)量嚴(yán)禁在工程中使用。

（2）施工前要制定模板安裝方案，并報(bào)監(jiān)理及建設(shè)單位批準(zhǔn)，在施工過程要嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的模板安裝方案進(jìn)行。模板安裝過程要用全站儀或GPS精確定位、放線，保證模板的偏差小于規(guī)范和設(shè)計(jì)的允許值，并報(bào)監(jiān)理檢查，必須要保證無松動(dòng)現(xiàn)象。

（3）模板安裝牢固后，在澆筑過程中需要指定專門技術(shù)人員進(jìn)行觀察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并記錄異常情況，防止模板發(fā)生跑模。

（4）胸墻模板在拆下來之后下次利用之前一定要清洗干凈，在鋼模面板的表面涂上礦物油類的防銹保護(hù)涂料，以防止鋼板生銹和拆模困難。如果在檢查中出現(xiàn)在已經(jīng)澆筑的混凝土面上沾有污跡，必須采用有效合理的措施給予清除。

6.2 混凝土澆筑質(zhì)量控制措施

（1）模板檢查完后在進(jìn)行混凝土澆筑之前，需要檢測(cè)混凝土的配合比、坍落度等指標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后方能繼續(xù)澆筑。不合格的混凝土嚴(yán)禁入模。

（2）澆筑混凝土期間，必須嚴(yán)格按照方案制定的順序布料，必須設(shè)置專門技術(shù)員檢查模板支架、鋼筋等的是否穩(wěn)固。澆筑過程中，要及時(shí)對(duì)澆筑的混凝土進(jìn)行振搗，使之振搗均勻并密實(shí)。振搗作業(yè)應(yīng)符合相應(yīng)操作規(guī)范要求，保證不出現(xiàn)漏振、過振。

（3）混凝土澆筑插入式振搗器進(jìn)行振搗，振搗器的移動(dòng)間距按照規(guī)定不能超過振搗器作用半徑的1.5倍，并與側(cè)模保持0.05～0.10m的間距，振搗的時(shí)間控制在30s左右，振搗標(biāo)準(zhǔn)是以表面不冒氣泡為主。振搗棒在操作過程中要快插慢拔，保證混凝土務(wù)必振搗密實(shí)，不得出現(xiàn)欠振、漏振、過振現(xiàn)象，收面嚴(yán)格按照標(biāo)高進(jìn)行，控制收面平整度。

（4）混凝土收面一般采用刮尺粗平，并用木抹子在混凝土表面反復(fù)抹壓；混凝土初凝之前還要進(jìn)行二次收面，確保混凝土表面平整且不出現(xiàn)裂縫；必要時(shí)，采用抹面機(jī)進(jìn)行表面收面處理。

（5）現(xiàn)場(chǎng)具體條件的混凝土養(yǎng)護(hù)要采用灑水養(yǎng)護(hù)，以混凝土表面處理濕潤(rùn)為宜，確保混凝土強(qiáng)度和不出現(xiàn)裂紋；胸墻避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫和有害裂縫，前沿線順直，迎水面美觀，表觀質(zhì)量達(dá)到一級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)實(shí)體檢測(cè)項(xiàng)目合格。

6.3 保護(hù)層質(zhì)量控制措施

（1）混凝土墊塊的抗壓強(qiáng)度要高于胸墻混凝土強(qiáng)度。保護(hù)層墊塊尺寸有效厚度允許誤差符合要求。

（2）保護(hù)層墊塊布置的密度不低于方案要求規(guī)定的密度。

（3）混凝土墊塊要安放穩(wěn)定，與鋼筋接觸緊密，保證沒有懸空和翹角的現(xiàn)象，然后用綁扎絲或鋼筋固定牢固，采取足夠措施保證墊塊不在混凝土澆筑振搗過程中發(fā)生移位。

7.結(jié)語

本文以廣東某電廠新建配套碼頭的胸墻施工為例，詳細(xì)介紹了胸墻模板的制作安裝及設(shè)計(jì)驗(yàn)算過程，并提出了胸墻施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)施工檢驗(yàn)后，質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。